一种辊式矫直机压下工艺参数动态调整方法

摘要

一种辊式矫直机压下工艺参数动态调整方法，属于金属多辊矫直的技术领域，其具体内容为：把要矫直的金属材料最先进入矫直机的一端的端点设为计算点0点，从计算点0点开始顺序在金属材料上设1、2、3、…、J个计算点，各计算点之间距离为ΔL＝T/2。在矫直开始后，通过求解等式p′_∑＝p_∑，计算得到计算点1～J点的屈服强度σ_sj。在＜(n-2)Δt时，通过等式(S₁，S₂...S_n)＝S(σ_sl，σ_s(l-1)...σ_s(l-n+2))，计算影响矫后质量的压下工艺参数S₂，并通过压下系统动态调整工艺参数进行矫直生产；在＞(n-2)Δt时，通过等式(S₁，S₂...S_n)＝S(σ_sl，σ_s(l-1)...σ_s(l-n+2))，计算影响矫后质量的压下工艺参数S₂、S_n-1，并通过压下系统动态调整工艺参数进行矫直生产。

主权项

一种辊式矫直机压下工艺参数动态调整方法，其特征为：把要矫直的金属材料最先进入矫直机的一端的端点设为计算点0点，从计算点0点开始按顺序在金属材料上设定1、2、3、…、J个计算点，各计算点之间距离为ΔL＝T/2，T为辊距；在矫直开始后，以金属材料上计算点0点到达第2号矫直辊垂直中心线时开始计时，设l为计时序号；当金属材料上计算点1点位于第2号矫直辊垂直中心线上时，计时序号l＝1，时间为Δt＝T/2V，T为矫直机辊距，V为矫直速度，此时，通过下式求解，得出金属材料上计算点1点时的屈服强度σ_s1，即：p'_Σ＝p_Σ，p_Σ＝Σ(P₁,P₂,...P_n)＝ΣF(σ_sl,σ_s(l‑1),...σ_s(l‑n+2))式中P₁,P₂,...P_n——为各对应矫直辊上的矫直力，σ_sl,σ_s(l‑1),...σ_s(l‑n+2)——为金属材料各对应计算点的屈服强度，j——1,2,3…Jσ_sl——为材料计算点l点屈服强度，P_Σ'——为实测得到设备总矫直力，P_Σ——为计算的总矫直力，n——矫直辊辊数，(P₁,P₂,...P_n)＝F(σ_sl,σ_s(_l‑1),...σ_s(l‑n+2))是计时lΔt时，通过以相关各计算点屈服强度为变量，根据已有理论、工艺参数，列出的矫直力的计算表达式，其具体算法应用的公式如下：各矫直辊矫直力的计算公式为$\left.\begin{array}{c}{P}_1=\frac{2}{T}{M}_2\\ P_2=\frac{2}{T}(2M_2+M_3)\\ P_3=\frac{2}{T}(M_2+2M_3+M_4)\\ P_4=\frac{2}{T}(M_3+{2M}_4+M_5)\\ ···\\ P_n=\frac{2}{T}(M_{n-1}+2M_n+M_{n+1})\end{array}\right\}$（1）M_i为金属材料在第i号矫直辊处弯曲截面弯矩；总矫直力计算公式为P_Σ＝P₁+P₂+P₃+...+P_n    …（2）第i号矫直辊处弯曲截面弯矩为$M_i=[\frac{1-\eta }{2}(3-k_i)+\frac{\eta }{k_i}]\frac{{\mathrm{bh}}^2}{6}{\sigma }_s···\left(3\right)$i为矫直辊序号i＝1,2...n；h为材料厚度；b为材料宽度；其中η为材料加工硬化系数，对于普通碳钢可约取0.01；k_i为第i号矫直辊处塑性层系数；$k_i=\left(\frac{1/{\rho }_t}{1/{\rho }_{\mathrm{si}}+1/{\rho }_{\mathrm{wi}}}\right)···\left(4\right)$1/ρ_t——为弹性极限曲率，1/ρ_wi——为第i号矫直辊处弯曲曲率，1/ρ_si——为第i号矫直辊处原始残余曲率，金属材料弹性极限曲率$1/{\rho }_t=\frac{2{\sigma }_s}{\mathrm{hE}}···\left(5\right)$E——为材料弹性模量；如该处为特定的σ_sj，那么金属材料弹性极限曲率为$1/{\rho }_t=\frac{2{\sigma }_{\mathrm{sj}}}{\mathrm{hE}}$第i号矫直辊处弯曲曲率为$1/{\rho }_{\mathrm{wi}}=\frac{12S_i}{T^2}···\left(6\right)$S_i为第i号矫直辊处压下量；第i号矫直辊处原始残余曲率$1/{\rho }_{\mathrm{si}}=\left\{\begin{array}{cc}0& i=2\\ 1/{\rho }_{w(i-1)}-1/{\rho }_t& i>2\end{array}\right.···\left(7\right)$因为等式中，不为0的矫直力为P₁,P₂,P₃，只含有一个未知数σ_s1，通过求解可得到计算点1点处的屈服强度σ_s1，当时间为2Δt即l＝2时，计算点2点位于第2号矫直辊垂直中心线，通过求解等式p'_Σ＝p_Σ，其中，p_Σ＝Σ(P₁,P₂,...P_n)＝ΣF(σ_sl,σ_s(l‑1),...σ_s(l‑n+2))此时，等式中，不为0的矫直力为P₁,P₂,P₃,P₄，并含有已知σ_s1和未知数σ_s2，通过求解可得到计算点2点屈服强度σ_s2，当时间为3Δt即l＝3时，计算点3点位于第2号矫直辊垂直中心线，通过求解等式p'_Σ＝p_Σ，其中，p_Σ＝Σ(P₁,P₂,...P_n)＝ΣF(σ_sl,σ_s(l‑1),...σ_s(l‑n+2))此时，等式中，不为0的矫直力为P₁,P₂,P₃,P₄,P₅，并含有已知σ_s1,σ_s2和未知数σ_s3，通过求解可得到计算点3屈服强度σ_s3，…以此类推，可计算计算点4～(n‑3)点的屈服强度σ_sj当时间为(n‑2)Δt即l＝n‑2时,计算点n‑2点位于第2号矫直辊垂直中心线，所有矫直辊都受力，通过求解等式p'_Σ＝p_Σ，其中，p_Σ＝Σ(P₁,P₂,...P_n)＝ΣF(σ_sl,σ_s(l‑1),...σ_s(l‑n+2))此时，等式中，不为0的矫直力为P₁,P₂,...,P_n，并含有已知σ_s1,σ_s2,...,σ_s(n‑3)和未知数σ_s(n‑2)，通过求解可得到计算点n‑2屈服强度σ_s(n‑2)，…以此类推，通过在(n‑1)Δt～JΔt时刻计算，可得到后续各计算点(n‑1)～J点的屈服强度σ_sj，在＜(n‑2)Δt时，通过等式(S₁,S₂...S_n)＝S(σ_sl,σ_s(l‑1)...σ_s(l‑n+2))，式中：(S₁,S₂...S_n)＝S(σ_sl,σ_s(l‑1)...σ_s(l‑n+2))——计时lΔt时，通过已有的以相关各计算点点屈服强度为变量的矫直压下工艺参数计算方法得到的压下量工艺参数，具体计算方法为：根据经验，工艺拟采用第2号矫直辊处弯曲为1/ρ_w2＝3·1/ρ_t第2号矫直辊处压下量$S_2=\frac{1}{4}\frac{T^2}{{\rho }_t}$第n‑1号矫直辊处弯曲为1/ρ_w2=1·1/ρ_t第n‑1号矫直辊处压下量$S_{n-1}=\frac{1}{12}\frac{T^2}{{\rho }_t}···\left(8\right)$各矫直辊处压下量呈线性分布的公式为S_i＝(S_i‑1+S_i+1)/2    …（9）计算影响矫后质量的压下工艺参数S₂，并通过压下系统动态调整工艺参数进行矫直生产；在＞(n‑2)Δt时，通过等式(S₁,S₂...S_n)＝S(σ_sl,σ_s(l‑1)...σ_s(l‑n+2))，计算影响矫后质量的压下工艺参数S₂、S_n‑1，并通过压下系统动态调整工艺参数进行矫直生产。